杂质扩散层形成组合物,n型、p型扩散层形成组合物、太阳能电池元件及它们的制造方法
【专利说明】杂质扩散层形成组合物，η型、P型扩散层形成组合物、太阳能电池元件及它们的制造方法
[0001 ] 本发明是申请号为2011800307885的专利申请的分案申请，母案申请日为2011年6月24日，优先权日为2010年6月24日，母案发明名称为“杂质扩散层形成组合物、η型扩散层形成组合物、η型扩散层的制造方法、P型扩散层形成组合物、P型扩散层的制造方法以及太阳能电池元件的制造方法”。
技术领域
[0002]本发明涉及太阳能电池元件的η型扩散层形成组合物、η型扩散层的制造方法、P型扩散层形成组合物、P型扩散层的制造方法、以及太阳能电池元件的制造方法，更详细而言，涉及能够在作为半导体基板的硅基板的特定的部分形成η型扩散层的技术、以及能够使作为半导体基板的硅基板的内部应力减小、抑制结晶晶界的损伤、抑制结晶缺陷增长并且抑制翘曲的P型扩散层形成技术。
【背景技术】
[0003]对以往的硅太阳能电池元件的制造工序进行说明。
[0004]首先，为了促进陷光效果而实现高效率化，准备在受光面形成有纹理结构的P型硅基板，接着，在含施主元素化合物即氧氯化磷(POCI3)、氮气、氧气的混合气体气氛中在800?900°C下进行数十分钟的处理，在基板上均匀地形成η型扩散层。在该以往的方法中，使用混合气体进行磷的扩散，因此不仅表面形成η型扩散层，而且在侧面、背面也形成η型扩散层。因此，为了除去侧面的η型扩散层而进行侧蚀刻。此外，背面的η型扩散层需要变换为P+型扩散层，在背面的η型扩散层上赋予铝糊剂，将其烧成，通过铝的扩散使其从η型扩散层变换为P+型扩散层。
[0005]另一方面，在半导体的制造领域中，例如像日本特开2002-75894号公报那样，提出了通过涂布含有五氧化二磷(P2O5)或磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等磷酸盐作为含施主元素化合物的溶液来形成η型扩散层的方法。但是，在该方法中，由于施主元素或含有其的化合物从作为扩散源的溶液中飞散，因此与使用上述混合气体的气相反应法同样，在形成扩散层时磷的扩散也遍布侧面及背面，在涂布过的部分以外也形成η型扩散层。
[0006]此外，在赋予上述的铝糊剂而从η型扩散层变换为P+型扩散层的方法中，铝糊剂的电导率低，为了降低薄膜电阻，通常形成在整个背面的铝层在烧成后必须具有ΙΟμπι?20 μm左右的厚度。进而，如果形成这样厚的铝层，则由于硅和铝的热膨胀系数大大不同，因此在烧成和冷却的过程中在硅基板中产生大的内部应力，有时成为结晶晶界的损伤、结晶缺陷增长和翘曲的原因。
[0007]为了解决该问题，有使糊剂组合物的涂布量减少、使背面电极层变薄的方法。但是，如果减少糊剂组合物的涂布量，则从P型硅半导体基板的表面向内部扩散的铝的量变得不足。其结果，由于不能实现所需的BSF (Back Surface Field，背场)效果(由于p+型扩散层的存在而提高生成载流子的收集效率的效果)，因此产生太阳能电池的特性降低的冋题。
[0008]因此，例如，日本特开2003-223813号公报中提出了一种糊剂组合物，其含有:铝粉末；有机质载体；热膨胀系数比铝小并且熔融温度、软化温度和分解温度的任一者比铝的熔点高的无机化合物粉末。
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]如上所述，在η型扩散层形成时，使用氧氯化磷的气相反应中，不仅原本需要η型扩散层的一面(通常为受光面或表面)形成η型扩散层，在另一面(非受光面或背面)和侧面也形成η型扩散层。此外，在涂布含有磷酸盐的溶液进行热扩散的方法中，与气相反应法同样，在表面以外也形成η型扩散层。因此，作为元件为了具有的ρη结结构，不得不在侧面进行蚀刻、在背面将η型扩散层变换为P型扩散层。一般而言，在背面涂布作为第13族元素的铝的糊剂，并进行烧成，将η型扩散层变换为P型扩散层。
[0011]本发明鉴于以上以往的问题而完成，其课题在于提供在使用了硅基板的太阳能电池元件的制造工序中不会形成不需要的η型扩散层、能够在短时间内在特定的部分形成η型扩散层的η型扩散层形成组合物、η型扩散层的制造方法、及太阳能电池元件的制造方法。
[0012]此外，即使在使用上述日本特开2003-223813号公报中记载的用于从η型扩散层向P+型扩散层变换的糊剂组合物的情况下，有时也无法充分地抑制翘曲。因此，本发明的课题在于提供在使用了硅基板的太阳能电池元件的制造工序中抑制硅基板中的内部应力、抑制基板的翘曲的发生，同时能够在短时间内形成P型扩散层的P型扩散层形成组合物、P型扩散层的制造方法、及太阳能电池元件的制造方法。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]解决上述课题的手段如下。
[0015]<1> 一种杂质扩散层形成组合物，其含有:含施主元素或受主元素的玻璃粉末和分散介质，
[0016]上述玻璃粉末的含有比率为I质量％以上且90质量％以下的范围。
[0017]〈2>—种η型扩散层形成组合物，其含有:含施主元素的玻璃粉末和分散介质，
[0018]上述玻璃粉末的含有比率为I质量％以上且90质量％以下的范围。
[0019]<3>根据上述〈2>所述的η型扩散层形成组合物，其中上述施主元素为选自P (磷)及Sb(锑)中的至少I种。
[0020]<4>根据上述〈2>或〈3>所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述含施主元素的玻璃粉末含有:选自P203、P2O5及Sb 203中的至少I种的含施主元素物质和选自S1 2、K2O,Na2O, Li20、BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, SnO, ZrO2、及 MoO3中的至少 I 种玻璃成分物质。
[0021]<5>根据上述〈2>?〈4>中任一项所述的η型扩散层形成组合物，其还含有选自Ag、S1、Cu、Fe、Zn及Mn中的至少I种金属。
[0022]<6>根据上述<5>所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述金属为Ag(银)。
[0023]<7> 一种η型扩散层的制造方法，其具有:
[0024]在半导体基板上涂布上述〈2>?〈6>中任一项所述的η型扩散层形成组合物的工序；以及
[0025]实施热扩散处理的工序。
[0026]<8> 一种太阳能电池元件的制造方法，其具有:
[0027]在半导体基板上涂布上述〈2>?〈6>中任一项所述的η型扩散层形成组合物的工序;
[0028]实施热扩散处理而形成η型扩散层的工序；以及
[0029]在所形成的η型扩散层上形成电极的工序。
[0030]<9> 一种P型扩散层形成组合物，其含有:含受主元素的玻璃粉末和分散介质，
[0031]上述玻璃粉末的含有比率为I质量％以上且90质量％以下。
[0032]<10>根据上述〈9>所述的P型扩散层形成组合物，其中，上述受主元素为选自B(硼)、Α1(铝)及Ga(镓)中的至少I种。
[0033]<11>根据上述〈9>或〈10>所述的P型扩散层形成组合物，其中，上述含受主元素的玻璃粉术含有:选自Β203、Α1203及Ga2O3中的至少I种的含受主元素物质和选自Si02、K20、Na2O, Li2O' BaO、SrO, CaO, MgO, BeO、ZnO、PbO、CdO, Tl2O, SnO, ZrO2、及 MoO3中的至少 I 种的玻璃成分物质。
[0034]<12> 一种P型扩散层的制造方法，其具有:
[0035]在半导体基板上涂布上述〈9>?〈11>中任一项所述的P型扩散层形成组合物的工序；以及
[0036]实施热扩散处理的工序。
[0037]〈13>—种太阳能电池元件的制造方法，其具有:
[0038]在半导体基板上涂布上述〈9>?〈11>中任一项所述的P型扩散层形成组合物的工序；
[0039]实施热扩散处理而形成P型扩散层的工序；以及
[0040]在所形成的P型扩散层上形成电极的工序。
[0041]发明效果
[0042]根据本发明，在使用了硅基板的太阳能电池元件的制造工序中不会形成不需要的η型扩散层、能够在短时间内在特定的部分形成η型扩散层。
[0043]此外，根据本发明，在使用了硅基板的太阳能电池元件的制造工序中能够抑制硅基板中的内部应力、抑制基板的翘曲，同时能够在短时间内形成P型扩散层。
【附图说明】
[0044]图1是示意性地表示本发明的太阳能电池元件的制造工序的一个例子的剖面图。
[0045]图2中的㈧是从表面观看太阳能电池元件的平面图，⑶是放大㈧的一部分的立体图。
【具体实施方式】
[0046]本发明为一种杂质扩散层形成组合物，其含有:含施主元素或受主元素的玻璃粉末和分散介质，并且上述玻璃粉末的含有比率为I质量％以上且90质量％以下的范围。在杂质扩散层形成组合物为η型扩散层形成组合物时，上述玻璃粉末含有施主元素，在杂质扩散层形成组合物为P型扩散层形成组合物时，上述玻璃粉末含有受主元素。
[0047]在η型扩散层形成组合物及P型扩散层形成组合物中含有的玻璃粉末的含有率为I质量％以上且90质量％以下时，能够在短时间内除去形成在η型扩散层或P型扩散层的上的玻璃层。此外，通过施主元素或受主元素的扩散，从而充分地进行η型扩散层或P型扩散层的形成。因此，根据本发明的η型扩散层形成组合物及P型扩散层形成组合物，能够在短时间内在特定的部分形成η型扩散层或P型扩散层。
[0048]首先，对本发明的η型扩散层形成组合物及P型扩散层形成组合物进行说明，接着，对使用η型扩散层形成组合物的η型扩散层的制造方法、使用P型扩散层形成组合物的P型扩散层的制造方法、及太阳能电池元件的制造方法进行说明。
[0049]另外，本说明书中“工序”这一用语不仅是指独立的工序，如果在与其它工序不能明确地区分的情况下也能实现该工序所预期的作用，则也包含在本用语中。此外，本说明书中“?”表示包含其前后记载的数值分别作为最小值及最大值的范围。
[0050]<η型扩散层形成组合物>
[0051]本发明的η型扩散层形成组合物至少含有含施主元素的玻璃粉末(以下有时简称为“玻璃粉末”)和分散介质，进而考虑到涂布性等，可根据需要含有其它添加剂。
[0052]在此，所谓η型扩散层形成组合物是指:含有含施主元素的